Diseño e implementación de un robot interactivo como herramienta tecnológica de apoyo para el desarrollo de habilidades lingüísticas en niños de 4 a 5 años, mediante actividades interactivas de comprensión de cuentos, formación de oraciones y corrección de pronunciación

Abstract

El presente trabajo de integración curricular aborda el diseño e implementación de un robot interactivo educativo orientado a apoyar el desarrollo de habilidades lingüísticas en niños de 4 a 5 años mediante actividades de comprensión de cuentos, formación de oraciones y corrección de pronunciación. Se abordó el proyecto de acuerdo con la metodología de diseño mecatrónico VDI 2206 a partir de la revisión del estado del arte de más de 35 referencias de campo sobre robótica social, narración asistida y reconocimiento del habla, en el que se pudo constatar la inexistencia de soluciones actualmente existentes para este grupo de edad. Posteriormente, la matriz QFD priorizó la visualización gráfica, la interacción mediante el tacto y el movimiento de los brazos y/o de la cabeza como los tres conceptos en liza; de dos conceptos fue el Concepto 1 el que gano (52/100 frente a 43) debido a su coste y durabilidad. Se construyó un prototipo que utilizó manufactura aditiva FDM en PLA y donde los esfuerzos máximos alcanzaron 0.366 MPa y 0.138 MPa en la cabeza y el torso, respectivamente. El control electrónico está formado por una Raspberry Pi 5 y una ESP32, utilizando una fuente de alimentación de 5V y 15A y teniendo unos factores de seguridad de 5.51 y 1.03. El software cuenta con una interfaz gráfica compuesta por 14 pantallas, reconocimiento de voz (Google/Vosk) y síntesis de voz con Piper. Las pruebas concluyeron con un 100 % de fiabilidad mecánica, un tiempo de carga de la interfaz de 0,86 s y una pronunciación de un 95,7 % sobre 1.000 evaluaciones. El costo total del prototipo fue de 630,20 USD. De las encuestas de validación cualitativa llevadas a cabo con cuatro docentes de Educación Inicial y cinco docentes de Ingeniería se encuentran promedios de 4,75 y 4,57 (sobre 5) y un 70,2 % de respuestas de Totalmente de acuerdo, que validan la viabilidad técnica, económica y pedagógica del sistema como herramienta de apoyo para el desarrollo del lenguaje